Αριστεία
Καινοτομίες του Έργου
Στα πλαίσια του FUVPP προτείνεται η χρήση φιλικών προς το περιβάλλον και τον άνθρωπο προσθέτων για την ανάπτυξη πυρανθεκτικού πολυπροπυλενίου (PP) με αυξημένη αντοχή στη γήρανση. Καταρχάς, θα σχεδιαστούν και θα εξεταστούν συνδυασμοί μη-αλογονούχων ή/και αλογονούχων επιβραδυντών καύσης (Flame retardants, FRs) σε κατάλληλες χαμηλές συγκεντρώσεις, ώστε να είναι εφικτή η παραγωγή πυρανθεκτικών σωλήνων προστασίας καλωδίων δομημένου τοιχώματος τύπου HFLS με βάση το ΡΡ. Επιπλέον, θα αναπτυχθούν συνδυαστικά συστήματα FRs και σταθεροποιητών UV ακτινοβολίας/θερμότητας για ταυτόχρονη επίτευξη πυρανθεκτικότητας και αντοχής στη γήρανση (διατήρηση αρχικών ιδιοτήτων μέχρι 2000 ώρες τεχνητής γήρανσης) για εφαρμογές εξωτερικού χώρου, όπως υπέργεια δίκτυα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας και τηλεπικοινωνιών. Σημειώνεται πως η μέχρι σήμερα έρευνα στην ταυτόχρονη χρήση FRs και σταθεροποιητών UV ακτινοβολίας/θερμότητας είναι περιορισμένη. Έτσι, η προτεινόμενη προσέγγιση θα καλύψει το υπάρχον κενό στις εφαρμογές όπου απαιτείται ταυτόχρονα προστασία από φωτιά και περιβαλλοντική γήρανση. Στο πλαίσιο του Έργου τα νέα υλικά θα χρησιμοποιηθούν σε μία εντελώς νέα και προστατευμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας διεργασία παραγωγής που επιτρέπει την παραγωγή καινοτόμων σωλήνων ΡΡ δομημένου τοιχώματος σε πολύ μικρές εξωτερικές διαμέτρους (16-32 mm).
Στόχος
Αντικείμενο του FUVPP
Το Έργο στοχεύει στην παραγωγή πυρανθεκτικών και σταθερών σε ηλιακή ακτινοβολία σωλήνων προστασίας καλωδίων με βάση το πολυπροπυλένιο (ΡΡ), οι οποίοι θα είναι χαμηλής εκπομπής καπνού και ελεύθεροι αλογόνου (Halogen Free Low Smoke, HFLS). Για την παραγωγή τέτοιων σωλήνων απαιτείται αρχικά η παρασκευή τροποποιημένων/αναβαθμισμένων ποιοτήτων ΡΡ, η οποία θα επιτευχθεί μέσω ενσωμάτωσης κατάλληλων προσθέτων, τα οποία θα προσδίδουν πυρανθεκτικότητα και αντοχή στη γήρανση στην πολυμερική μήτρα.
Από τη μία πλευρά, την πυρανθεκτικότητα θα εξασφαλίσουν οι επιβραδυντές καύσης (Flame Retardants, FRs).
Μηχανισμός δράσης των επιβραδυντών καύσης
Τα ευρέως χρησιμοποιούμενα σήμερα FRs στα πολυμερή είναι είτε αλογονούχες ενώσεις είτε υδροξείδια μετάλλων. Και τα δύο προσδίδουν άριστη πυρανθεκτικότητα στην πολυμερική μήτρα, όμως τα αλογονούχα κατά την καύση εκλύουν τοξικά αέρια και πυκνό καπνό, καθιστώντας τα μη φιλικά για το περιβάλλον, ενώ τα υδροξείδια μετάλλων απαιτούν πολύ υψηλές συγκεντρώσεις για να είναι αποτελεσματικά, επηρεάζοντας έτσι τη μηχανική συμπεριφορά του πολυμερούς. Στα πλαίσια του FUVPP, θα εξεταστούν πιο προηγμένες κατηγορίες επιβραδυντών καύσης, όπως είναι τα μη-αλογονούχα FRs διογκούμενου συστήματος (Halogen-Free Intumescent FRs) και τα πολύ χαμηλής περιεκτικότητας σε αλογόνο FRs (Very Low Halogen), ώστε να είναι περιβαλλοντικά φιλικά και να συμμορφώνονται με το νέο κανονισμό πυροπροστασίας (ΠΔ 41/2018 - ΦΕΚ 80/Α/7-5-2018).
Από την άλλη πλευρά, η υψηλή αντοχή στη γήρανση και συνεπώς η προστασία από την ηλιακή ακτινοβολία και τη θερμότητα, εξασφαλίζεται με την ενσωμάτωση σταθεροποιητών ακτινοβολίας/θερμότητας όπως στεατικά παρεμποδισμένων αμινών (Hindered Amine Light Stablizers, HALS) και μέσων απορρόφησης της ακτινοβολίας UV (UV-absorbers,UV-A). Η δράση των προσθέτων αυτών αναστέλλει τη φωτο-οξείδωση των πολυμερών, δεσμεύοντας και απενεργοποιώντας τις παραγόμενες ελεύθερες ρίζες (HALS) και απορροφώντας τη βλαβερή υπεριώδη ακτινοβολία και μετατρέποντάς τη σε θερμότητα (UV-A).
Κύκλος φωτο-οξείδωσης πολυμερών αλλά και μηχανισμός σταθεροποίησης των προσθέτων HALS και UV-A
Η αντοχή στη γήρανση είναι μέγιστης σημασίας για τους παραγόμενους σωλήνες αναβαθμισμένου PP, εφόσον αυτοί βρίσκουν εφαρμογή και σε υπέργειες ηλεκτρολογικές εγκαταστάσεις.
Οι συνδυασμοί των δυο αυτών κατηγοριών προσθέτων (επιβραδυντών καύσης και σταθεροποιητών ακτινοβολίας) θα προκύψουν μέσω της μελέτης των μηχανισμών πιθανών συνεργιστικών και ανταγωνιστικών δράσεων, και της σωστής επιλογής των επί μέρους συστατικών των συστάσεων. Οι βέλτιστες συστάσεις θα χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή πρότυπων σωλήνων PP οι οποίοι θα είναι σωλήνες δομημένου τοιχώματος (corrugated wall) μικρής διαμέτρου (<40 mm), αξιοποιώντας παράλληλα μία εξαιρετικά καινοτόμο διεργασία παραγωγής σε ευρωπαϊκό επίπεδο, η οποία θα δοκιμασθεί για πρώτη φορά στην Ελλάδα (αριθμός διπλώματος ευρεσιτεχνίας ΟΒΙ: 1009144).
Σωλήνες Προστασίας Καλωδίων, Διπλού Τοιχώματος
Οι πλαστικοί σωλήνες προστασίας καλωδίων με μορφή δομημένου τοιχώματος εμφανίζουν διττό πλεονέκτημα καθώς το λείο εσωτερικό τοίχωμα συμβάλλει στη διέλευση των καλωδίων με μειωμένη τριβή, ενώ το δακτυλιοειδές εξωτερικό τοίχωμα συμβάλλει στην ευκαμψία του σωλήνα και την εξοικονόμηση υλικού σε σύγκριση με τους συμβατικούς σωλήνες συμπαγούς τοιχώματος.
Ο Τρόπος
Ενότητες Εργασίας
Το FUVPP θα υλοποιηθεί σε τέσσερις ενότητες εργασίας, οι οποίες απεικονίζονται στο παρακάτω σχήμα.
Στην ΕΕ1 θα πραγματοποιηθεί επιλογή των πρώτων υλών ΡΡ και επιβραδυντών καύσης και θα αναπτυχθεί σε εργαστηριακή κλίμακα πυρανθεκτικό ΡΡ. Στην ΕΕ2 θα διερευνηθεί ο συνδυασμός των πιο υποσχόμενων FRs με σταθεροποιητές UV/θερμότητας και θα μελετηθεί ο μηχανισμός αλληλεπίδρασης των προσθέτων, προκειμένου να αναπτυχθεί εργαστηριακά πυρανθεκτικό ΡΡ με υψηλή αντοχή στη γήρανση. Στη συνέχεια, στο πλαίσιο της ΕΕ3 θα αναπτυχθεί εργαστηριακά και θα παραχθεί σε βιομηχανική κλίμακα masterbatch ΡΡ με τα επιλεγμένα συστήματα επιβράδυνσης καύσης ή/και σταθεροποίησης. Στην ΕΕ4 θα πραγματοποιηθούν δοκιμές βιομηχανικής παραγωγής σωλήνων προστασίας καλωδίων, δομημένου τοιχώματος και πολύ μικρών διαμέτρων, με τις αριστοποιημένες συστάσεις ΡΡ. Επιλεγμένοι τύποι σωλήνων θα υποβληθούν σε εργαστηριακές δοκιμές συμμόρφωσης με τα ισχύοντα πρότυπα για την προβλεπόμενη χρήση.
